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Um in ihren Silos und Prozessbehältern die Grenzstände bestimmen und den Inhalt kontrollieren zu können, begab sich eine Zuckermühle aus Guatemala auf die Suche nach geeigneter Messtechnik. Die Anlage verarbeitet Rohrzucker hauptsächlich zu Haushaltszucker, darunter Flüssigzucker und Kristallzucker bzw. Raffinade in verschiedenen Körnungen, außerdem Weißzucker und Muskovade. Die Zuckermühle beliefert die gesamte Region Latein- und Zentralamerika. Außerdem exportiert sie ihre Waren in die EU. Für die lokalen Märkte sowie für Honduras, El Salvador und Mexiko ist sie Hauptlieferant für verarbeitete Zuckerendprodukte.
Berührungsloser Radarsensor
Zur kontinuierlichen Füllstandmessung in Lagersilos setzen Anwender neben Loten häufig Radarsensoren ein. Sie messen Distanzen bis zu 100 m und lassen sich durch ihre hohe Sensibilität sowohl für grobkörnige als auch für sehr feine Schüttgütern verwenden.
Die Zuckersilos der Zuckermühle in Guatemala fassen mit 15 m Höhe 86 000 kg Material. Zudem ändert sich der Zuckerstand teilweise schnell und muss zuverlässig in einer Voll- sowie Leermeldung erfasst werden. Dementsprechend hoch waren die Anforderungen an die Messtechnik. Entschieden hat sich der Zuckerproduzent für den berührungslosen Radarsensor Nivoradar NR 3000 von UWT. Das Gerät arbeitet mit 78 GHz, verfügt über einen verstellbaren Flansch und sendet sein hochfrequentes Signal mit einer sehr engen Strahlkeule von nur 4° aus. Letzteres wird vom Kristallzucker reflektiert und wieder vom Sensor empfangen. Die Frequenzdifferenz, die direkt proportional zum Abstand resultiert, wird dann weiter verarbeitet und als Füllstandsignal ausgegeben.
Die extra schmale Strahlkeule ermöglicht den Einsatz in engen, hohen Silos und erleichtert den Einbau und die Platzierung des Sensors. Über den Verstellflansch lässt sich das Radar optimal ausrichten und die Strahlkeule so auf einen gewünschten Punkt fixieren, zum Beispiel auf den Siloaustrag.
Durch das robuste Edelstahlgehäuse behauptet sich der NR 3000 in unterschiedlichen industriellen Anwendungen, selbst bei der Detektion schwieriger Medien. Dazu zählt teilweise auch Zucker, da er, je nach Konsistenz der Sorte, an Messsensoren anhaften kann und so das Messergebnis verfälscht. Das wiederum kann sich auf den gesamten Weiterverarbeitungsprozess auswirken, wenn es zu Siloüberläufen oder zu einem Verstopfen der Filter am Silodach kommt. Hier kann der Einsatz berührungsloser Technik seine Vorteile ausspielen. Zudem lässt sich die Linsenantenne mithilfe eines integrierten Luftspülanschlusses reinigen. Auch bei Kondensatbildung sorgt der Spülanschluss für eine funktionssichere Messung. Das Gerät arbeitet mit einer Zweileitertechnik und kann von Anwendern über ein lokales Programmiergerät mit Display und einem Schnellstartassistent einfach in Betrieb genommen werden. Der freistrahlende Radarsensor ist komplett staubdicht und liefert zuverlässige Messergebnisse bei Prozesstemperaturen bis +200 °C.
In Lagerprozessen lässt sich der Nivoradar mit dem Visualisierungssystem Nivotec verbinden und bietet eine gute Kombinationsmöglichkeit als Element zur Füllstandbestimmung. Die Datenvisualisierung liefert die detektierten Füllstände in Höhe, Prozent, Gewicht oder Volumen. Außerdem lassen sich Trends speichern sowie E-Mail-Benachrichtigungen über Füllstände oder Silovollmeldungen aktivieren. Eine Fernabfrage der gewonnenen Daten kann auch über ein GSM-Modem erfolgen. So lassen sich die aktuellen Messwerte über die Nivotec-Visualisierungssoftware an jedem PC mit Ethernet-Schnittstelle im Internetbrowser abrufen. Der Datenzugriff erfolgt besonders zeitnah, weil die Visualisierungs-Controller direkt im Firmen-Ethernet eingebunden sind. Die Systeminstallation ist unkompliziert und kann durch eigene Servicekräfte erfolgen. Dadurch, dass sämtliche detektierte Füllstände jederzeit aktuell verfügbar sind, ist ein gewisser Grad an Planungssicherheit für den Anlagenbetreiber gewährleistet.
Smarte Grenzstanderfassung
Immer lauter wurde in den vergangenen Jahren der Ruf nach weiteren kompakten Grenzschaltern, die sich ohne großen Konfigurationsaufwand in sehr vielen Applikationen einsetzen lassen. UWT hat seine Produktfamilie aus diesem Grund um den Schwingstab Mononivo MN 4000 erweitert, der im Aufbau einer kompakten Einstabsonde gleicht. Er schwingt, piezoelektrisch angeregt, auf einer mechanischen Resonanzfrequenz. Wird die Sonde durch das Schüttgut bedeckt, so wird die dadurch entstehende Dämpfung elektronisch registriert und ein entsprechender Schaltausgang betätigt.
Einige Prozessbehälter nutzt die Zuckermühle als Zwischenlager für Weißzucker unterschiedlicher Körnung (Hagel-, Grieß-, Puderzucker) – mit einem DK-Wert zwischen 1,6 bis 2,0 bzw. einem Schüttgewicht von ca. 490 g/l. Für diesen Einsatzbereich kommt der Stabdetektor Mononivo zum Einsatz. Er eignet sich sehr gut als Voll-, Bedarfs- und Leermelder, da er über Anschlussgewinde ab 1″ verfügt. So kann er auch in begrenzten Raumverhältnissen zuverlässige Messergebnisse liefern.
Die kompakte Version des MN 4020 mit einer Auslegerlänge von nur 160 mm setzt der Zuckerproduzent zudem als Leermelder im unteren Viertel der Prozessbehälter ein. Der Schwingstab verfügt über ein staubdichtes Gehäuse sowie eine robuste Sensorik, die zugleich sensibel genug am Ausleger reagiert, um das Vorhandensein/Nichtvorhandensein des Materials zuverlässig zu detektieren.
Des Weiteren wurde noch die Version MN 4030 am Silodach zur Vollmeldung eingebaut. Das Gerät verfügt über eine Auslegerlänge von 400 mm und lässt sich mechanisch in der Höhe verstellen. Auf diese Weise kann der Schaltpunkt flexibel justiert werden.
Die hohe Oberflächengüte der Sondenausleger ermöglicht einen Einsatz in unterschiedlich gekörnten Zuckersorten. So eignet sich der Grenzstandmelder z. B. auch für staubintensive Materialien, die zu Anhaftungen neigen. Durch die 4-stufig einstellbare Sensibilität des Geräts lassen sich sehr leichte, pulvrige Sorten ab 20 g/l zuverlässig erfassen. Gleichzeitig ermöglicht die robuste Konstruktion die Messung in sehr grobkörnigen Zuckergranulaten.
Innerhalb der Stahlbehälter herrscht ein Prozessdruck von bis zu 0,8 bar (11,6 psi), was für den Einstab kein Problem darstellt. Die druckfesten Ausführungen arbeiten sogar unter Drücken bis 16 bar. Das prozessberührende Material des Geräts ist komplett aus Edelstahl und lebensmittelkonform. Internationale Zulassungen ermöglichen zudem den Einsatz in staubexplosionsgefährdeten Bereichen.
Was dem Anlagenbetreiber der Zuckermühle besonders gefiel war, dass die Mononivo-Schwingsonde eine unkomplizierte Lösung zur Grenzstanderfassung ist, da sie bereits in der Standardausführung eine hohe Kompatibilität zu den gängigsten Anwendungsbereichen weltweit aufweist. Sie ist robust, einfach und ohne Kalibrierung in Betrieb zu nehmen und kann bereits bei der Sensorauswahl durch die verschiedenen Geräteserien exakt auf die Anwendung konfiguriert werden. So gibt es die Stabmesssonde mit verschiedenen Flanschen sowie variablen Auslegerlängen mit Rohrverlängerung. KIT-Lösungen mit anwendungsbezogenem Produktdesign sind leicht umsetzbar, was individuell schnell anpassbare Gerätebauweisen und ein Mehr an Flexibilität für die Anlagenbetreiber bedeutet.
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Armin Waibel
Produktmanagement,
UWT
